Introduction
עם עליית השמנה העולמית על החלק האחרון של המאה ה -20, יש מתחדש תשומת לב על מנגנוני האכלת 1, 2, 3, 4. בדרך כלל, צריכת מזון נשקלה 5 באופן ידני, או עם מערכות האכלה, זמינות מסחרי. מערכות מסחר מצוינות, אבל מספקות גמישות מוגבלת שינוי העיצובים או הקוד שלהם. כאן, אנו מתארים את התקן ניסויי האכלה (FED): מערכת האכלת קוד פתוח למדידת צריכת מזון עם רזולוציה טמפורלית בסדר התערבות אנושית מינימאלית 6. FED עובד על מצברים הכלול במלואן בתוך תיק מודפס 3D שיכול להתאים בתוך כלובים מתלים מושבה רגילים או ציוד מדעי אחר.
במצבו היציב, FED פועלת במצב צריכת חשמל נמוך עם מנוחה גלול מזון FO שלהod היטב. הנוכחות של הגלולה מנוטרת באמצעות קרן אינפרא אדומה. כאשר עכבר מסיר גלול, חיישן photointerrupter שולח אות אל המיקרו ואת חותמת הזמן היא מחוברת על הכרטיס הדיגיטלי המאובטח המשולב (SD). במקביל, היגיון-טרנזיסטור טרנזיסטור (TTL) פלט מספק פלט בזמן אמת של אחזור גלול. מייד לאחר האירוע הזה, המנוע מסתובב לוותר גלולה אחרת, והמערכת חוזרת למצב צריכת החשמל הנמוך שלה. בשל האופי הפתוח שלה, FED ניתן לשנות ולשפר אותו כדי שיתאים לצרכי מחקר ספציפיים. לדוגמא, הקוד ניתן לשנות בקלות להגביל בהזנה בזמנים מסוימים של היום, או להפסיק מחלק כאשר מספר הכדורים הושג, ללא צורך התערבות אנושית.
כאן, נתאר את צעד אחר צעד ההוראות לבנייה, אימות, ושימוש FED למדידת צריכת מזון בעכברים. אנו מספקים רשימה של כל הרכיבים לבנות מערכת. חשוב לציין, לא לשעבר לפניperience באלקטרוניקה יש צורך לבנות FED.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
הערה: פרוטוקול זה נכתב עבור רכיבים בשם ספציפי בטבלה של חומרים. בעוד ניתן להשיג פונקציונליות דומה באמצעות חומרה אחרת, FED תוכנתה לספק מייקרו פרו Arduino (להלן כינה: מייקרו) ואבזרים רשומים. מיקרו-בקרים אחרים יפעלו באותה מידה, אבל יחייב את המשתמש כדי לשנות את הקוד כדי לתמוך בהם. ניתוח נתונים לא מקוון קודד באמצעות שפת התכנות Python.
הכנה 1. התקנת תוכנה
- להשיג רכיבים אלקטרוניים הדרושים כדי לבנות FED (ראו טבלה 1 andFed Github BoM.xlxs ב: https://github.com/KravitzLab/FED/tree/master/doc).
הערה: ספקים חלופיים יכולים לשמש עבור חלקים רבים על השולחן הזה, בתנאים שיש להם מפרטים מקבילים. - הדפס את כל הרכיבים המיועדים 3D (איור 1, זמין ב: https://github.com/KravitzLab/FED/wiki/3D-Printed-Components). מדפסות 3D עם מיקרון 200הפתרון צריך להיות מסוגל להדפיס FED.
- הורד והתקן את סביבת הפיתוח המשולבת פלטפורמה (IDE) לתכנת את המיקרו-בקר.
- הורד והתקן ספריות נוספות כדי לאפשר פונקציונלי של מגן מנוע לוגר נתונים (זמין ב: https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino).
- להשיג כלים דרושים להרכבה (למשל מלחם, אקדח חום, הלחמה, חשפניות חוט, צבת מחט חוטם, ושניהם שטוח ראש מברגים).
2. רכיבים חשמליים הלחמה
הערה: השתמש חום לכווץ צינורות להגן על כל המפרקים מולחמים. לפני חיבורי הלחמה, החלק לצינור הפסיכולוג לעטוף (~ 2 ס"מ) צינורות סביב אחד החוטים. לאחר הלחמת הקשר, למרכז את הצינורות על נקודת החיבור ולהשתמש אקדח חום כדי לחמם לכווץ את הצינורות.
- מחברי הכנה (איור 2 א)
- הכינו ארבעה זוגות מחבר JST 2 פיניםלתייג גם זכר וגם נקבה הצדדים "A", "B", "C", ו- "D", בהתאמה. הסר את החוט האדום משני צידי זוג מחבר "D".
- הכן זוג מחבר JST 3 פינים אחד לתייג גם זכר וגם נקבה הצדדים "E".
- מגינים מיקרו ו stackable (איור 2 ב)
- הלחמת כותרות stackable נקבה עם שקעים בצד העליון של המיקרו. קליפ בולטת תיל מכותר על החלק התחתון של המיקרו-הבקר.
- נקבת הלחמת כותרות stackable עם שקעים בצד העליון של מגן רישום נתוני SD. השאר בולטות חוטים בתחתית המגנה.
- הלחמת כותרות זכר על מגן המנוע עם סיכות בולטות מהחלק התחתון.
- מניחים סוללת תא בגודל מטבע לחריץ של מגן SD אספקת חשמל לכל מודול השעון בזמן אמת.
- לחצן מתח חיצוני (איור 2 ג)
הערה: חה לחיץ מתכת תפסיםחמישה חיבורים: כוח גרוס, סגור בדרך כלל (NC1), בדרך כלל פתוח (NO1), ונפוץ (C1).- הלחמת מחבר זכר 2 פינים "A" ל- C1 (חוט אדום שימוש) ואת הקרקע (להשתמש חוט שחור). לכווץ את כל החיבורים.
- הלחם את "B" 2 פינים זכר + (חוט אדום לשימוש) NO1 (להשתמש חוט שחור). לכווץ את כל החיבורים.
- Photointerrupter (איור 2 ד)
- photointerrupter הלחמה (החלק השחור) כדי פריצת לוח.
- הלחמת נגד 4.7K אל מול לוח הפריצה.
- הלחמת המחבר 3 פיני הזכר "E" לחלק האחורי של לוח הפריצה: התיל אדום PWR, חוט ירוק כדי GND, ותיל לבן SGL.
- חתוך חוטים רופף על גב של photointerrupter לפרוץ לוח.
- לוח Boost (איור 2E)
- הלחמת מחבר נקבת 2 הפינים "A" ל סיכות 5V ו קרקע על לוח הדחיפה.
- להלחם את החוט השחור מאמאle מחבר "D" לפין GND הנוסף על לוח הדחיפה.
- כבל פלט BNC (אופציונלי: איור 2F)
- הלחם את המחבר 2 פינים "C" אל המסוף של כבל BNC (חוט אדום לפין מרכזי, כבל שחור פיני מבחוץ).
הערה: להרכבה, מחבר 2 פינים חייב להתאים דרך אגוז על תקע BNC. אנו משתמשים במחבר קטן יותר, או לגלח את מחבר JST עם סכין גילוח על מנת להתאים אותם.
- הלחם את המחבר 2 פינים "C" אל המסוף של כבל BNC (חוט אדום לפין מרכזי, כבל שחור פיני מבחוץ).
- מגן מנוע (איור 2G)
- לסובב את החוטים האדומים ושחורים של המחבר הנקבה "B" יחד הלחמה כדי V ב.
- להלחם את החוט השחור של המחבר הנקבה "C" לפין האדמה ליד עארף, ואת החוט האדום של מחבר זה להצמיד 3.
- להלחם את החוט השחור של המחבר הנקבה "D" לפין האדמה ליד V ב.
- הלחם את החוט הירוק של המחבר הנקבה "E" לפין הקרקעליד 5V, החוט האדום של במחבר זה 5V, ואת החוט הלבן של מחבר זה להצמיד 2.
3. עלה תוכנה
- חבר את לוח פריצת FTDI את סיכות תכנות של מייקרו, ולאחר מכן חבר מועצת מנהלי פריצת FTDI למחשב באמצעות כבל מיקרו- USB.
- פתח את תכנית IDE (סביבת פיתוח משולבת).
- בחר את לוח מייקרו הנכון להעלאת תוכנה באמצעות כלים> תפריט נפתח דירקטוריון.
- בחר ATmega 328 (5V, 16MHz) דרך תפריט כלים> מעבד.
- בחר ביציאה שבה מיקרו מחובר באמצעות כלים> נמל> COM # (ישתנה בהתאם הנמל אשר נמצא כעת בשימוש).
- לחצו על כפתור ה "להעלות" להעלות את הסקיצה FED ללוח (זמין ב: https://github.com/KravitzLab/fed/tree/master/fed-arduino).
4. חומרת אסיפה
- מנוע צעד ו- motor מגן (דמויות 1C ו 3A ו 3B)
- אבטח את מנוע צעד 5V על 3D מודפס מנוע הר עם שני # 6 x ¼ "ברגים sheetmetal (1C דמויות 3A).
- הכנס דיסק מסתובב לתוך מנוע הר לדחוף למטה לצרף מאובטח פיר מנוע צעד (איור 3 ב).
- טוויסט על סילו מזון מודפס 3D על המנוע הר מוודא הזרוע גלולה פלס הוא מעל לחור המנוע הר.
- טוויסט על פיסות מחוברות מלמעלה (שלבי 4.1.1 - 4.1.3) לחלק העליון של הבסיס המודפס, עם מנוע הצעד הממוקם לכיוון החלק האחורי של הבסיס ואת החור ממוקם בחלק הקדמי.
- חותך את מחבר 5 פינים מן חוטי מנוע צעד ופסים ~ 2 מ"מ מהקצה של כל חוט.
- חבר חוטי מנוע צעד למחברי בלוק המסוף על מגן המנוע: אדום לקרקע, כתום ורוד לנמל מנוע אחד (למשל, M1), וכחול וצהוב מ האחריםotor הנמל (למשל, M2).
- לחצן מתח חיצוני
- הסר את האגוז מכפתור הכח והכנס את לחצן ההפעלה לתוך החור בצד ימין של הבסיס. כפתור מאובטח במקום עם אגוז hex.
- Photointerrupter (איור 3 ג)
- מניחים את photointerrupter לתוך דיור מודפס 3D שלה.
הערה: להשתמש באקדח חום כדי לחמם את הדיור אם photointerrupter לא להושיב עד הסוף. - מחרוזת "E" 3 פינים זכר מן photointerrupter (PWR, GND, ו SGL) דרך החור באמצע מול בסיס מודפס 3D.
- אבטח את הדיור לתוך בסיס FED עם שני 1 "ברגי ניילון ואגוזים מקבילים.
- מניחים את photointerrupter לתוך דיור מודפס 3D שלה.
- כבל פלט BNC (אופציונלי)
- הכנס מחבר BNC לתוך חור בצד השמאלי של בסיס FED. Secure במקום עם אגוז.
- אם מחבר BNC אינו משמש, תקע החור עם תקע מודפס 3D.
- סוללת דחיפת לוח (איור 3D)
- חבר 3.7 V חבילת הסוללה למודול ממיר דחיפה DC / DC באמצעות חיבור 2 פינים JST. הכחול LED על לוח Boost יאייר אם טעונת סוללה.
- לוחות הרכבה הפנימי של דיור (איור 3E)
- מיקרו הר הפנימי של הבסיס עם חיבורי FTDI מול מתג ההפעלה, באמצעות # 4 x ¼ "ברגים מתכת פלדה.
- סטאק מגן מנוע ומגן רישום נתונים על גבי מיקרו-בקר.
- הבריגו את הלוח Boost לתוך התיק באמצעות # 2 x ¼ "ברגים מתכת פלדה. Boost הר עם חריץ מיקרו SD כלפי מטה. FED ניתן לטעון דרך יציאה זו מבלי לפתוח את התיק.
- חבר חמשת המחברים, "A" זכר "A" נקבה נקבה, "B" זכר "B", וכו '
- מניח את הסוללה בתוך בסיס 3D מודפס וקרוב ידי החלקת הכיסוי האחורי. חלק על צלחת פנים המודפסת 3D.
אימות 5. קליטת נתונים
הערה: לפני הפעלת מערכת ה- FED, להבטיח כרטיס SD מוכנס על מגן SD, אחרת FED לא יציג כדורים. בנוסף, להבטיח מגשר כוח על מגן מנוע (בדיוק מעל לחסום כוח) נמצא במקום.
- כוח על מערכת FED עם מכשיר לחיץ ואת מבחן כוח הפונקציונלי.
- מלאו סילו מזון עם 20 כדורי מזון מ"ג לפני ההפעלה.
הערה: מתג ההפעלה צריך להאיר, כפי צריך נוריות על המיקרו-בקר, מגן SD, ומגן מנוע. אם אין גלולה בבאר, אחד צריך לוותר. - הסרה ידנית 5 - 10 כדורים מהמזון היטב לאשר החלפה כי כדורים הם ויתרו.
- מלאו סילו מזון עם 20 כדורי מזון מ"ג לפני ההפעלה.
- הסר את כרטיס ה- SD ולאמת נתונים שהיה מחובר למחשב כראוי. נתונים צריכים להירכש בתוך ערכים מופרדים בפסיקים (.CSV) בשם פי vaFILENAME riable בקוד.
- הצב את יחידת FED בתוך הגדרה ניסיונית, כוח על, ולהבטיח כי גלולה הוא חלקה לתוך האוכל היטב.
- במהלך רכישת נתונים, לבדוק FED יומי כדי לוודא שהיא פועלת כראוי על ידי המאשר כי הנורית במתג ההפעלה דולקת (זה מצביע על כך יש את הסוללה תשלום מספיק) ו גלולה יושב האוכל טוב (מצביע כי אין בעיות עם מחלק גלול).
- לאחר רכישת נתונים, לאחזר כרטיס SD ו קובץ גישה csv.
הערה: סקריפטים ניתוח לארוחות ודפוסי האכלה זמינים בכתובת: https://github.com/KravitzLab/fed.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בדיקות תקינות לערב את השימוש בבעלי החיים היו נבדקו ואושרו על ידי ועדת הטיפול בבעלי החיים ושימוש במכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול כליות. כדי להדגים את השימוש FED למדידת האכלה בכלוב בבית, נקבה בוגרת C57BL / 6 עכברים (n = 4) שוכנו בנפרד עם גישה כרצונך מודעה למי צ'או מעבדה סטנדרטיות תחת מחזור 12/12 שעות אור / חושך (אורות בשעה 05:00). לאחר תקופת הרגלת שבוע, הופר המזון הוסר והוחלף FED במשך חמישה ימים של בדיקות אימות. בסוף תקופת הבדיקה, בולשת הוסרה מכלובים ונתוני האכלה מכל כרטיס SD נותח באמצעות מנהג, סקריפטים-זמינים בחופשיות תכנית גיליון אלקטרונית. כפי שניתן לראות בתרשים 4A, תחזור גלול עבור עכברים בודדים (פנל עליון; rasters מציינת אירוע אחזור גלול אחת) ויחזרו גלולה ממוצעת על פני כל העכברים ב -30 פחי דקות (boלוח ttom; בקו מציין ממוצע ± SEM) להראות האכלה רציפה בכל תקופת בדיקות אימות, עם מקצב יממה דמיין בבירור. כדי לכמת את הדיוק של קיבולת נתונים בכניסה של FED, כל מערכת FED ניתנה 1000 כדורים לתקופת בדיקות אימות ואת כדורי הנותרים נספרו באופן ידני ובהשוואה לנתונים מחוברים לכרטיס SD. FED מחובר 95.35 ± 1.25% של כדורי כי הושבתו לכרטיס SD (איור 4B).
איור 1: 3D עוצב רכיבי FED. (א) מדידות של התאספו FED. (ב) התפוצץ נוף של רכיבים מודפסים 3D בתוך FED התאסף. (C) התפוצץ לאור הרכבת הופר גלולה מלאה (משמאל), הרכבה של מנוע צעד כדי סיבוב דיסק (באמצע), והרכבה של סילו מזון מסתובב דיסק (right). (ד) תכנון של המזון היטב בזרועות להבטחת photointerrupter לגילוי גלולה. (E) תצלום של FED מורכב במלואו. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 2: חיווט של רכיבים חשמליים FED. חיווט והרכבה של (א) מחברים (B) מיקרו-בקרים, רישום נתונים / מגן SD, מגן מנוע, (C) לחצן ההפעלה, (ד) Photointerrupter, (E) Boost הלוח, (F) כבל פלט BNC, (G) חיווט מגן מנוע. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר שלהדמות הזאת.
איור 3: התקנת חומרת FED. (א) הרכבת מנוע צעד (משמאל) לתוך מנוע הר מצרף דיסק גלול (מימין). (ב) מנוע צעד חיווט יעלה על מגן מנוע. (ג) הכנסת photointerrupter לתוך 3D מודפס דיור. (ד) חיבור הסוללה כדי להגביר את הלוח. (ה) לוחות התאספו בתוך דיור FED. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4: נתונים צריכים נציג מזון שנאספו באמצעות FED. (א) נתונים צריכים מזון נאסף באמצעות FED ו דמיינו באמצעות סקריפטים ניתוח קוד פתוח. פנל עליון: rasters הפרט מציין אירוע אחזור גלול אחת, עם שורות המכילות עכברים בודדים. פנל תחתון: בקו מציין ממוצע ± SEM של צריכת מזון על פני עכברים (n = 4). (ב) דיוק של יחידות FED פרט הרישום לוותר כדורים. צבעים מתאימים עם rasters באיור 3 א. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 5: שימושים השתנו עבור FED. (א) מבחינה חיצונית רכוב FED מפחית שטח רצפה בכלובים מכרסמים. (ב) שינוי תצורת פן מול מאפשר התוספת של שתי יציאות אף לתקוע לאימונים אופרנטית.ve.com/files/ftp_upload/55098/55098fig5large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
קובץ נוסף 1: סכמטי חומרה. סכמטי גרפי המציג את החיבורים אלקטרוניים של FED. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
קובץ נוסף 2: קוד פלט לדוגמא. לקובץ CSV לדוגמא שיציג את קוד פלט FED. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
משלימה קבצים 3-6: סקריפטים ניתוח. ארבעה תסריטים ניתוח ניתנים לניתוח נתונים FED: eating_rate.py, meals.py, meal_bars.py, ו plotmice.py. פרמטרי קלט ותיאור הוא לספקד בסעיפים הגיב בראש כל סקריפט. אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מכשיר ניסויי האכלה (FED) הוא מערכת ניטור צריכת מזון גמישה. כאן אנו מתארים הוראות מפורטות על בודה ואיתור תקלות במכשיר, כולל הרכבה של חומרה מודפס 3D, הלחמה של רכיבים חשמליים, והעלאת מערכונים על מיקרו-בקרים. למרות שזה חשוב לעקוב אחר כל הצעדים המפורטים בפרוטוקול בזהירות, ישנם צעדים קריטיים כי מגיעים תשומת לב נוספת בכל סעיף כדי להבטיח מוצר לסיום מוצלח. את 3D מודפס מסתובב דיסק צריך להתאים בנוחות על פיר מנוע הצעד ולהיות מסוגל לסובב עם התנגדות מינימאלית מחלקים שכנים. כאשר הלחמת חיבורי פינים, להיות בטוח כי המפרק לרתך מאובטח מבלי הלחמה עודפת. ודא שכל ספריות נוספות מותקן חייב להיות ממוקם בספרייה הנכונה לפני העלאת התסריט על מיקרו-בקר. תהליך הרכבת FED כרוך משימות שהן השגה בקלות, אפילו בלי לפניניסיון בהדפסה או אלקטרוניקה 3D.
ישנם סייגים רבים עם FED. ראשית, כל FED משתמשת כרטיס SD פנימי להתחבר ולאחסן נתונים. כרטיסי SD יכולים להיות אמצעי מסורבל לעקוב ולאחסן נתונים מרב בולשת. אנחנו בוחנים העברת נתונים אלחוטית להקל על בעיה זו, אך בצורתה הנוכחית FED מסתמכת על אחסון מקומי על כרטיסי SD. שנית, ~ 5% מהזמן FED מחלק שני כדורים במקום אחד. בעוד ריבות גלולות לא התרחשו בידינו עם מספיק תדירות לספור, אפשרות זו צריכה להיות פיקוח קפדני כמו שאנחנו לא יכולים לשלול אותם לגמרי. משתמשים לא צריכים לעזוב עכברים עם FED כמקור המזון הבלעדי שלהם ללא בדיקה הפונקציונלית של FED יומי. למרות המגבלות הללו, אנו מאמינים שיעור השגיאה של FED מקובל עבור רוב המחקרים. עם זאת, בעבודה בעתיד נחפש דרכים להקטין שגיאות אלה נוספים. לבסוף, הסובלנות של הדפסת 3D יכולה להשתנות בהתאם למדפסת וחומר 3D הספציפית. כפי שקבצים כאלה, העיצוב 3D אנו מספקים ייתכן שיהיה צורך צבט להדפסה על דגמים אחרים של מדפסת 3D, או עם חומרים אחרים. כמו טיפ אחד מועיל, מצאנו כי אקדח חום יכול לשמש לאחר ההדפסה לרכך חלקי 3D מודפסים עבור התאמות קלות.
סוכן פדראלי יחיד ניתן להרכיב עבור כ 350 $. מחיר זה, אנו מעריכים ~ 200 $ עבור הדפסת 3D מסחרית מחומר PLA, ו ~ 150 $ עבור רכישת הרכיבים האלקטרוניים. עלויות ההדפסה 3D משתנות מאוד בהתאם באיכות החומר. אפשר להפחית את העלות באופן משמעותי אם משתמש מדפיס חלקים משלהם. FED יכול גם להיות מודפס או במכונה מתוך חומרים עמידים יותר כגון נירוסטה או אלומיניום, אם כי זה יהיה יקר.
בחרנו לבנות FED עם מיקרו-בקר על המעגלים לתכנות עם פלטפורמת קוד פתוח. לשם כך, בחרנו המיקרו הקוד הפתוח (ראה טבלה של חומרים) שכן יש בהתיקו צריכת חשמל נמוך. עם זאת, הקוד שלנו צריך לעבוד על כל לוח כי יש סיכות קלט / פלט מספיק. לוחות מיקרו שינוי יחייב שינויים קלים צפוי את הקוד. אנו מספקים את כל הקבצים עיצוב וקוד באינטרנט, העיצוב שלנו הוא קוד פתוח כדי לספק לחוקרים הגמישות לשנות FED כדי להתאים לצרכים שלהם, ובכלל זה שימוש לוחות מיקרו אחרים.
ישנה מגמה הולכת וגוברת כלפי חומרה קוד פתוח למחקר מדעי. קבוצות שונות הפכו התקנים קוד פתוח למחקר מדעי המוח, כולל OpenControl, תוכנה עבור חיות מעקב וידאו במהלך משימות התנהגותיות 7; ROBucket, תא אופרנטית מבוסס Arduino למסירת תוצאה נוזלת 8; ELOPTA, מכשיר אופרנטית מבוסס בקרי PIC למסירת תוצאה גלולה 9; ו BEEtag, מערכת מעקב מבוסס תמונה עבור דבורים 10. FED משלים אלה עם גורם הצורה הייחודי שלה ואניעלות ow. מטרה מרכזית עבור FED היה לעשות את זה קוד פתוח. חומרת קוד פתוח מאפשרת לחוקרים לבצע שיפורים קטנים עיצובים (למשל לשנות את ממד), אבל הוא חזק במיוחד, כאשר הם מבצעים שינויים גדולים כדי להרחיב את הפונקציונליות של החומרה. לדוגמה, זה באמת לא מסובך כדי לשנות את העיצוב של הפד חיצוני גובר על כלוב, אשר גם מגן FED ומגביר שטח הרצפה בתוך הכלוב (איור 5 א). בנוסף, עצבנו FED יש מקום-דוקר אף בכל צד של האכלה היטב לאימונים אופרנטית, ובהצלחה יישמנו אלה עם שינויי עיצוב קלים (איור 5). אנו נפרסם התפתחויות כאלה באתר שלנו (https://github.com/KravitzLab/fed), שבו אנחנו גם מצפים לארח שיפורים כגון אחרים מקהילת המחקר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
עבודה זו נתמכה על ידי תכנית המחקר העירונית של המכון הלאומי לבריאות בארה"ב (NIH), המכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול כליות (NIDDK). אנו מודים סעיף NIH על Instrumentation וספריית NIH לסיוע עם הדפסת 3D.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electronics | |||
| Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield for Arduino v2 Kit - v2.3 | Adafruit | 1438 | Use of other motor shields has not been tested and will require changes to the code |
| Adafruit Assembled Data Logging shield for Arduino | Adafruit | 1141 | Use of other data logging shields has not been tested and will require changes to the code |
| PowerBoost 500 Charger | Adafruit | 1944 | Other voltge regulator boards have not been tested, but should work if they have similar specifications |
| FTDI Friend + extras - v1.0 | Adafruit | 284 | Any FTDI-USB connection will work |
| Small Reduction Stepper Motor - 5VDC 32-Step 1/16 Gearing | Adafruit | 858 | Use of other stepper motors has not been tested |
| Arduino Pro 328 - 5V/16MHz | SparkFun | DEV-10915 | Other Arduino boards should work, although may require changes to the code |
| Photo Interrupter - GP1A57HRJ00F | SparkFun | SEN-09299 | Other photointerrupters will work, but may require changes to the 3D design |
| SparkFun Photo Interrupter Breakout Board - GP1A57HRJ00F | SparkFun | BOB-09322 | Other photointerrupters will work, but may require changes to the 3D design |
| Connectors, screws, and miscellaneous items | |||
| Shield stacking headers for Arduino (R3 Compatible) | Adafruit | 85 | Any stacking header that says Arduiono R3 compatible will work |
| Multi-Colored Heat Shrink Pack - 3/32" + 1/8" + 3/16" | Adafruit | 1649 | Any heatshrink will work |
| Hook-up Wire Spool Set - 22AWG Solid Core - 6x25ft | Adafruit | 1311 | Any wire will work |
| Lithium Ion Battery Pack - 3.7V 4400 mAh | Adafruit | 354 | Any 3.7 V Lithium battery with a JST connector will work |
| SD/MicroSD Memory Card (8GB SDHC) | Adafruit | 1294 | Any SD card will work |
| 50 Ohm BNC Bulkhead Jack (3/8" D-Hole) | L-com | BAC70A | Any BNC bulkhead will work |
| Type 316 Stainless Steel Pan Head Phillips Sheet metal screw, No 6 size, 1/4" Length | McMaster-Carr | 90184A120 | Any screws of this specification will work |
| Type 316 Stainless Steel Pan Head Phillips Sheet metal screw, No 2 size, 1/4" Length | McMaster-Carr | 91735A102 | Any screws of this specification will work |
| Nylon 100 Degree Flat Head Slotted Machine Screw, 4-40 Thread, 1" Length | McMaster-Carr | 90241A253 | Any screws of this specification will work |
| Nylon Hex Nut, 4-40 Thread Size | McMaster-Carr | 94812A200 | Any nut of this specification will work |
| 2 Pin JST M F Connector 200 mm 22AWG Wire Cable | NewEgg | 9SIA27C3FY2876 | Any 2 pin connector will work for this connection |
| Metal Pushbutton - Latching (16 mm, Red) | SparkFun | COM-11971 | Any push button or switch will work |
| Resistor Kit - 1/4 W | SparkFun | COM-10969 | Any 1/4 W resistors will work |
References
- Ellacott, K. L., Morton, G. J., Woods, S. C., Tso, P., Schwartz, M. W. Assessment of feeding behavior in laboratory mice. Cell Metab. 12 (1), 10-17 (2010).
- Betley, J. N., et al. Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal. Nature. 521 (7551), 180-185 (2015).
- van den Heuvel, J. K., et al. Neuropeptide Y activity in the nucleus accumbens modulates feeding behavior and neuronal activity. Biol Psychiatry. 77 (7), 633-641 (2015).
- Cone, J. J., Roitman, J. D., Roitman, M. F. Ghrelin regulates phasic dopamine and nucleus accumbens signaling evoked by food-predictive stimuli. J Neurochem. 133 (6), 844-856 (2015).
- Ulman, E. A., Compton, D., Kochanek, J. Measuring food and water intake in rats and mice. ALN Mag. , 17-20 (2008).
- Nguyen, K. P., O'Neal, T. J., Bolonduro, O. A., White, E., Kravitz, A. V. Feeding Experimentation Device (FED): A flexible open-source device for measuring feeding behavior. J Neurosci Methods. 267, 108-114 (2016).
- Aguiar, P., Mendonca, L., Galhardo, V. OpenControl: a free opensource software for video tracking and automated control of behavioral mazes. J Neurosci Methods. 166 (1), 66-72 (2007).
- Devarakonda, K., Nguyen, K. P., Kravitz, A. V. ROBucket: A low cost operant chamber based on the Arduino microcontroller. Behav Res Methods. 48 (2), 503-509 (2016).
- Hoffman, A. M., Song, J., Tuttle, E. M. ELOPTA: a novel microcontroller-based operant device. Behav Res Methods. 39 (4), 776-782 (2007).
- Crall, J. D., Gravish, N., Mountcastle, A. M., Combes, S. A. BEEtag: A Low-Cost, Image-Based Tracking System for the Study of Animal Behavior and Locomotion. PLoS One. 10 (9), (2015).
